贵州一次连续暴雨的低值系统及湿位涡分析

赵 杰，唐红忠，周文钰

(1.黔南州气象局，贵州 都匀 558000；2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

0 引言

连续暴雨由于降水持续时间长，容易造成比较严重的灾害，贵州地处青藏高原东南侧，易受高原槽以及西南涡的影响，加之地形[1-3]的影响，使得贵州地区容易出现局地暴雨天气，连续暴雨也不少见，同时贵州山区地表土层薄，地质环境脆弱[4]，更容易出现地质灾害，因此有必要对(连续)暴雨进行研究。因为地形复杂，使得贵州暴雨预报难度较大，针对贵州暴雨，不同的学者分别研究了西南低涡[5]、台风倒槽[6]、南支槽[7，8]、低空急流[9]以及静止锋[10]对贵州暴雨的影响，针对贵州的连续暴雨也有一定的研究[11-13]。

2017年6月22日到7月1日(下称6月末)贵州区域出现了一次连续性暴雨，此次暴雨过程造成了滑坡、洪涝等灾害，造成了巨大的经济财产损失。本文利用自动站资料、NCEP再分析资料(2.5°×2.5°)以及欧洲中心的再分析资料(0.25°×0.25°)，对此次连续暴雨的环流背景、冷空气以及物理量进行了分析，并对低值系统的演变、湿位涡进行了研究，以期对今后贵州连续暴雨预报提供一定的参考价值。

1 实况

2017年6月末贵州出现了连续暴雨*，从6月22日到7月2日全省均出现了不同程度暴雨。降水统计为前一天20时至当天20时的降水，即气象上常用的20时～20时降水。从表1可知，除了6月26～28日以及7月2日出现了局地性暴雨，其余时间均出现大范围的暴雨。6月22～24日暴雨主要出现在贵州中部、北部地区，全省50 mm以上站数每日均达400站以上，最大降水量为6月24日印江县新寨215.8 mm；6月25日贵州中部以南地区出现区域性暴雨，最大降水量为册亨县乃言145.0 mm；6月26～28日降水主要出现在贵州南部地区，降水范围明显减小，降水强度明显减弱；6月29日降水范围扩大，强度加强，全省出现了408站暴雨，主要出现在贵州中部以南以东的区域，最大降水量为剑河县基立220.9 mm；6月30日降水主要出现在贵州中部一线，全省共有725站达暴雨量级，最大雨量为丹寨县乌地206.2 mm；7月1日落区南移，降水主要位于贵州南部地区，强度有所减弱，最大雨量为锦屏县敦寨152.2 mm；到7月2日降水趋于结束，仅在贵州西部、北部地区出现6站暴雨。

表1 2017年6月末降水情况(20时～20时)

2 环流特征

用588dagpm线来表示西太平洋副热带高压(下简称“副高”)的位置，分别计算出2017年6月末以及近10年来同期的588位势十米线平均位置。得到其分布(图1a)，从图来看，2017年6月末副高较多年平均偏强，副高西伸脊点比多年平均更偏西，贵州位于副高西北侧，在对流层低层副高西北侧空气比较暖湿[14]，副高西侧偏南气流输送水汽影响贵州，有利于贵州区域降水偏多。从2017年高度距平场(图1b)可以看出，整个欧洲大陆与贝加尔湖地区为明显的正距平，乌拉尔山以东地区以及东亚沿海地区为负距平，对应500 hPa平均高度场(图略)，在贝加尔湖附近为明显的脊区，鄂霍茨克至黄河中下游一带为槽区，表明贝加尔湖附近脊、鄂霍茨克至黄河中下游槽的强度比近10年平均偏强，槽后脊前偏北风强于往年，容易引导地面冷空气南下影响贵州，与副高西侧暖湿空气交汇，为贵州连续性暴雨提供有利的环流形势。

图1 2007～2016年(虚线)6月末、2017年(实线)6月末500 hPa上588 dagpm线平均位置(a)与2017年6月末500 hPa位势高度距平场(b)(单位：dagpm)Fig.1 Average location of the 588 dagpm line at 500 hPa at the end of June，2007-2016(dotted line)and 2017(solid line)(a)；At the end of June 2017，the 500 hPa geopotential height anomaly(b)(Unit：dagpm)

3 冷空气的影响

冷空气活动对预报贵州暴雨有重要的指标性(1)贵州预报员手册[M].黔南州气象局翻印，2013：84-94.，计算出2017年6月末海平面气压场与近10年同时期的海平面气压场，得到海平面气压场距平(图2a)，可以看出从河西走廊到西南地区为正距平带，3 hPa的中心位于川渝黔交界地带，配合500 hPa平均高度场上在鄂霍茨克到黄河中下游一带为明显的槽区，贝加尔湖附近为脊区，表明冷空气经河西走廊进入四川盆地南下影响贵州，为偏北路径影响贵州区域，在暖湿气流的配合下容易出现强对流或强降水天气[14]。从850 hPa风场距平(图2b)可以看出，在2017年6月末，影响贵州区域的偏北气流明显强于多年平均水平，表明该时段冷空气明显强于多年平均，同时在南海为距平反气旋控制，其后部偏南暖湿气流强于多年平均，因此在贵州区域存在着明显的冷暖气流的交汇，有利于暴雨的发生。

图2 2017年6月末海平面气压距平(a)(单位： hPa)与850 hPa风场距平(b)(单位：m·s-1)

4 低值系统的移动

持续性暴雨期间的强降水，不仅与稳定的大尺度环流背景有关，也离不开中尺度对流系统的活动[15]。利用涡度的变化来表示中尺度低值系统的演变。图3为700 hPa涡度沿27°N的经度-时间剖面和纬度—时间剖面。

图3 2017年6月末700 hPa涡度沿27°N的经度-时间剖面(a)、沿106.5°E的纬度-时间剖面(b)(单位：10-5s-1)

从经度-时间剖面图(图3a)可以看出，贵州基本处于正涡度区，在6月22日、23～24日、29日～7月1日有明显的正涡度中心在105°E以西(贵州西部)生成并向东传播，此时贵州出现大范围强降水，雨带呈东西带状分布，6月25日、27～28日正涡度中心在105°E以东地区生成并向西传播，此时强降水较弱，范围较小，26日正涡度明显减弱，降水最弱。从沿106.5°E的纬度-时间剖面(图3b)可以看出，在纬向上22日，23～24日强正涡度中心位于中北部稳定少动，对应雨带在南北方向上稳定少动，25～28日正涡度强度明显减弱，此时降雨明显减弱，29日正涡度明显加强，降水加大，30日～7月1日正涡度区向南传播，对应雨带南移。正涡度向东向南移动对应着低涡的东移南压，造成暴雨的生成和雨带的移动。

从卫星云图演变来看，从21日午后到24日在贵州西部不断有对流云团生成发展，并向东传播。22日(图4)在贵州毕节有对流云团生成，随后东移发展影响贵州中部、北部地区，造成贵州中北部地区的暴雨天气；23日(图4b)在贵州毕节、黔西南地区有新的对流云团生成发展，随后东移发展影响贵州，造成贵州北部及南部边缘地区的暴雨天气；24日(图4c)在贵州黔西南地区有新的对流云团生成发展，随后云团发展南移，造成贵州南部地区的暴雨天气。25日白天到28日无强对流云团的传播和发展，对应在该时段正涡度中心强度明显减弱，降水减小。29日贵州西部地区有新的对流云团发展(图4d)，随后东移发展，造成贵州中部一线的暴雨天气，30日～7月1日西南地区到长江中下游地区存在降水云带，并且云带逐渐东移南压影响贵州的中南部地区，对应30日～7月1日贵州暴雨落区从贵州中部南移至贵州南部边缘。中尺度对流云团产生的位置及移动方向，均与正涡度中心的位置和移动相对应，一次低涡东移对应一次大范围强降水天气过程，进一步说明贵州西部地区的低涡是造成贵州连续暴雨的重要中尺度系统。

图4 2017年6月末红外卫星云图演变(a：22日14时；b：23日18时；c：24日17时；d：29日00时)

5 湿位涡正压项分析

沿107.5°E做MPV1垂直剖面图，得到图5。从图5看出在22日(图5a)到23日，贵州区域(图中虚线框)600 hPa以下为MPV1负值区，强度达到-0.6 PVU，600 hPa以上为正值区。24日(图5b)，30°N以北有明显的正值区向下伸展到800 hPa左右，此时贵州区域MPV1负值区伸展高度依旧在600 hPa左右，强度维持在-0.6 PVU；此阶段贵州区域出现大范围暴雨。25日时，正值区明显南压，贵州北部地区正值区影响至600 hPa以下，低层负值区强度明显减弱，中心值为-0.4 PVU，此时暴雨区出现在贵州南部地区；26日(图5c)正值区完全影响贵州，贵州区域仅在800 hPa以下有明显的负值区，强度为-0.4 PVU，此阶段贵州区域暴雨明显减弱，范围缩小。27～28日正值区开始向高层撤退，低层负值区向上发展，到28日(图5d)负值区发展到600 hPa附近，低层负值区强度在-0.4 PVU，此阶段贵州区域暴雨开始加强。29日到7月1日，低层负值区发展到600 hPa，强度达到-0.6 PVU，此阶段贵州区域出现大范围的暴雨。

综合来看出现大范围暴雨天气时，整个贵州区域600 hPa以下MPV1为负值区，绝对值在0.6 PVU以上，600 hPa以上高层MPV1为正值区，表明贵州区域在600 hPa以下为不稳定层结。当有正值区南下入侵并控制整个贵州地区时，表明冷空气控制贵州，贵州转为相对稳定的层结控制，此阶段贵州降水明显减少。24日冷空气开始影响贵州，零线相对密集区为冷暖空气交汇地带[13]，有利于降水的出现，25日时正值区基本控制贵州全境，贵州区域转为稳定层结，降水减弱。MPV1低层负值区，高层正值区的配置为贵州暴雨的有利形式。

图5 2017年6月末MPV1演变(沿107.5°E垂直剖面)(a：6月22日；b：6月24日；c：6月26日；d：6月28日)

6 物理量特征

从2017年6月末沿107.5°E的垂直速度剖面来看(图6a)，在贵州区域(图中虚线框)整个对流层表现为强盛的上升气流，垂直速度达到-0.15 Pa·s-1，为2017年6月末贵州区域连续暴雨提供有力的动力条件。从比湿来看(图略)，850 hPa贵州区域比湿北部边缘地区为12～14 g·kg-1，西部地区比湿大于16 g·kg-1，其余地区14～16 g·kg-1，700 hPa比湿在9～10 g·kg-1，达到贵州暴雨比湿标准[14]，850 hPa比湿西部地区达到特大暴雨标准。从2017年6月末水汽通量散度剖面图来看(图6b)，在贵州区域(图中虚线框)基本处于水汽辐合，在低层水汽辐合尤为明显，为贵州区域连续暴雨提供有利的水汽条件。

图6 2017年6月末沿107.5°E的垂直速度剖面(a，单位：Pa·s-1)和水汽通量散度剖面(b，单位：10-6g·cm-2· hPa-1·s-1)

7 结论与讨论

2017年6月末贵州地区连续暴雨期间，副热带高压位置较常年偏强，副高西升脊点偏西；副高西北侧的西南大风速带，为持续性降雨提供水汽输送；中纬度地区槽脊偏强，有利于引导冷空气南下影响贵州，与西南暖湿气流在贵州交汇，这种大尺度系统的稳定维持有利于连续暴雨的发生。

在贵州持续性暴雨期间，贵州区域有明显的低值系统东移传播，正涡度中心的东移和南压，对应着雨带的东西分布和雨带的南移。贵州西部地区(105°E以西)的低值系统是造成贵州区域连续暴雨的重要中尺度系统。

湿位涡正压项MPV1表示大气的对流不稳定情况，低层负值区，高层正值区的配置为贵州暴雨的有利形势，负值区伸展到600 hPa，绝对值在0.6 PVU以上时，贵州区域出现大范围暴雨。

低层辐合高层辐散的形势使得贵州区域呈现强烈的上升运动，为连续性暴雨提供有力的动力条件，同时低层水汽丰富并伴有强的水汽辐合，为连续性暴雨提供有利的水汽条件。

致谢：感谢黔南州气象台黄桂东、潘启学、陈波对本文提供的帮助。